水鋰電體系及其電解液與電極材料的研究.pdf

1、水系鋰離子電池具有價格低廉，環(huán)境友好，功率密度高等一系列特點，是很有潛質(zhì)的新一代儲能電池。目前，水系鋰離子電池和它的電極材料的有關(guān)探索已經(jīng)成為電化學(xué)儲能領(lǐng)域中的熱點。由于水系鋰離子電池具備上述優(yōu)點，這篇論文在水系鋰電池的基礎(chǔ)上研究了三個問題。以下為論文具體內(nèi)容：
　　1.水鋰電池體系中可逆Cu-Zn電池的研究。我們提出了一種水系可充放電Cu-Zn丹尼爾電池，在這個體系中，Li+只是起到導(dǎo)電的作用，而不與電極反應(yīng)，與生物科學(xué)里的信使

2、RNA類似，我們把它稱作“電化學(xué)信使”。在本工作中，我們用PVDF/PMMA-LiClO4/PVDF離子阻隔膜將正極電解液（0.02 MCuSO4+0.02 MLi2SO4）和負極電解液（0.02 M ZnSO4+0.02 M Li2SO4）分開，利用鋰離子當做“電化學(xué)信使”，透過隔膜在正負電解液之間的遷移來平衡內(nèi)部離子濃度。利用這一原理我們設(shè)計和組裝了新型的水系可逆Cu-Zn電池。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，電池能夠進行可逆的充放電循環(huán)，并且有良好

3、的電化學(xué)性能。
　　2.LiMn2O4-Zn水鋰電池體系中電解液添加劑的研究。本工作中，我們在LiMn2O4-Zn水鋰電池體系的電解液CH3COOLi(15 wt％)+Zn(CH3COO)2(15 wt％)中，分別加入一定質(zhì)量的明膠以及淀粉，配制成0.1 wt％明膠和0.1 wt％淀粉的水凝膠電解液。通過電化學(xué)性能的對比我們發(fā)現(xiàn)，添加劑的加入明顯地改善了體系的循環(huán)性能。
　　3.鋰離子電極材料中的“層效應(yīng)”的研究。我們發(fā)現(xiàn)在

4、鋰離子電池電極材料包覆改性中存在一種效應(yīng)，這種效應(yīng)存在于包覆層與基體之間，所以我們稱之為“層效應(yīng)”，這種效應(yīng)對材料的電化學(xué)性能有正面影響。本文中，我們采用LiMn2O4這種良好的包覆材料作為研究對象，LiMn2O4-Zn水鋰電這種體系進行研究。在本工作中，我們用簡單的一步水熱法合成出了正八面體的Mn3O4，然后用它作為前驅(qū)體，高溫燒結(jié)法合成出了八面體結(jié)構(gòu)的LiMn2O4，然后成功在LiMn2O4表面包覆上一層納米厚度的LiMn2O4材料